深基坑工程施工中BIM技術的應用研究

李 葉

(鄭州工業應用技術學院，河南 新鄭 451100)

1 BIM技術概述

BIM技術是基于三維數字技術構建數字模型，所有工程信息均納入模型中，該模型可用于指導工程項目的設計、施工及管理，甚至貫穿于建筑工程的全生命周期，能夠大大提高工程管理的可視化程度，提高項目管理的直觀性、系統性及全面性。

BIM技術路線如圖1所示。

相比其他技術，BIM技術主要表現出信息集成、工作協同、工作關聯等特點。首先，信息集成。應用BIM技術所構建的三維模型數據庫與二維平面設計圖有著本質上的區別，三維模型可以直觀表達出各個建筑節點，比如構件連接形式、空間關系、荷載情況等，技術人員可以直觀看到建筑物信息模擬信息，大大提高了工程管理的準確性與管理效率。其次，工作協同。通過BIM技術能夠構建一個高效的信息溝通平臺，施工單位、監理單位、設計單位、業主方等均能夠通過該平臺進行高效溝通，降低了管理成本，提高了管理效率。并且BIM技術包含碰撞檢查策略，能夠通過BIM平臺判斷各系統是否存在沖突問題，比如管線系統、結構系統，各專業能夠強化溝通，從而提高建筑工程項目的整體質量。最后，工作關聯。BIM技術的基礎是構建三維模型，因此模型中所有的信息內容都不可避免的存在較強的關聯性，一旦建筑施工中發生技術變更，模型信息會同步完成變更，相關圖紙無需重新處理，降低了建設成本，保障了施工質量。

2 BIM技術在深基坑工程施工中的應用

BIM技術在深基坑工程施工中的應用主要包括以下幾個方面：

首先，BIM技術應用于支護方案設計中。深基坑工程設計前要進行地質勘察工作，了解工程的地質條件及施工條件，勘察結構要與工程相關資料相結合，最后才能應用BIM技術構建環境模型。在該階段應用BIM技術主要將地基基礎、地下管線、周邊構筑物、地質情況等資源融入模型，最終確定出基坑支護方案。BIM技術可以將基坑支護體系通過三維模型的形式展現出來，相關人員可以通過觀察模型來分析支護體系中建筑物、管線、道路等結構之間的關系，發現問題可以直接在模型中進行修改，并通過模型做出驗證，能夠指導后續的設計與施工。

其次，BIM技術在協同與深化設計中的應用。協同設計需要將所有基坑、基礎、建筑及結構均要納入協同設計，傳統設計技術是深基坑設計中的技術難點，也是重點內容。而應用BIM技術可以將所有內容集中在同一個平臺中，并構建對應的三維模型。在BIM三維模型中中心文件、BIM模型可以互相聯接，其他專業設計師也能夠同步查看模型，一旦發生設計變更，模型也會同步變更，大大提高了工程效率。并且BIM技術采用的是參數化設計，能夠使復雜構件以新組件的形式呈現出來，該組件可以直接布置在模型中，調整參數即可分析工程材料總量，合理控制施工成本。

最后，BIM技術可應用于碰撞檢查。深基坑工程中BIM技術應用最為廣泛的功能即碰撞檢查策略，該功能可以明顯提高深基坑工程設計水平。相比其他建筑類型，基坑工程的碰撞檢查不包括梁柱結構之間的碰撞、管線與管線之間的碰撞，但是卻存在很多其他結構之間的碰撞檢查問題，比如地下室結構與格構柱、格構柱與立柱樁、工程樁與立柱樁。在深基坑工程中引入碰撞檢查能夠直觀描述出這些結構之間的空間位置關系，并為設計人員提供參考指導。此外，不同專業都可隨時針對模型中的問題進行溝通，有利于設計質量的提升。

3 深基坑工程中BIM技術應用實例

某深基坑工程長123 m，寬64 m，普遍深度23.1 m，局部區域深度24.1 m，基坑四面圍護，一面采用鉆孔灌注樁，余者三面采用地下連續墻圍護，水平支護設置四道內支撐。BIM在該工程中的應用主要包括以下幾個方面。

3.1 BIM技術的應用

首先，展示基坑施工設計成果，BIM建模軟件采用Autodesk公司的Revit Architecture及Revit Structure，三維模型包括基坑支護結構模型、地下室結構模型、土方開挖模型、支撐加腋節點鋼筋模型等。圖2就是該工程基坑支護結構三維模型。

其次，應用BIM技術檢查結構碰撞。支護結構模型、基礎模型、地下室結構模型完成后，Revit自身具備碰撞檢查功能，能夠基于上述模型對支護結構布置情況進行全面檢查，分析其他建筑結構之間是否存在沖突，發現問題后能夠及時做出調整。

最后，應用BIM技術模擬土方開挖施工。深基坑工程施工過程中極易受到場地限制，本工程土方開挖施工時，經過BIM模擬可知，如果出土坡道設計為直坡，雖然可以滿足最大坡度要求，但是卻無法避開基坑支護結構，并且會下降到出土標高，因此將出土坡道設計成曲線形，既能夠滿足施工的最小坡度要求，與基坑支護結構也不會產生沖突，并且能夠下降至出土所需標高。

3.2 深基坑工程中BIM技術的應用經驗總結

通過本工程施工，筆者總結了幾點BIM技術的應用經驗，包括以下幾個方面：

首先，BIM技術的應用要講究團隊合作。雖然BIM只是一個三維模型技術平臺，但是卻集成了各個專業的技術人員，需要不同工程種類的設計人員組成一個專業的BIM設計團隊，并由一個總工程師對BIM設計計劃的實施、任務分配、專業協調、模型合并等進行統一管理與統籌安排，及時查缺補漏，對應的BIM工程師則負責與對口專業的技術人員進行溝通，并建立對口專業的BIM模型。因此，一個分工明確、管理科學的團隊是保證BIM技術發揮最大作用的重要條件。

其次，BIM軟件的本地化程度會影響軟件的使用效果。目前廣泛應用于建筑領域的BIM軟件基本上都是國外的軟件公司研發的，應用于國內后，國內設計師除了要克服語言文字方面的障礙以外，還要考慮單位制式、建筑規范的差異，并且國內外設計師可能具有不同的設計習慣與表達習慣，因此在實際應用時設計師要充分考慮到這類問題。

最后，族庫的建立與管理。從某種程度上講，族庫的建立與文件管理是評價BIM技術應用程度的重要指標，所謂族庫是由若干構件元素組成、可參數化設計的組合構件，其包含了大量的建筑信息，建立并高效管理族庫可大大提高BIM的設計效率。即族庫中族文件越多，設計師能夠搭建復雜、抽象的建筑模型就越多。因此在日常設計過程中，設計師要注意族文件的收藏、積累，不斷提高BIM的設計效率。

4 結語

深基坑工程的施工是整個建筑工程項目的質量基礎，在深基坑工程施工中應用BIM技術，不僅可以提高施工效率及工程質量，而且可以降低安全風險及工程成本，提高工程進度。設計師在日常應用過程中要注意團隊合作，做好族庫的建立與管理，當然，也要注意BIM軟件土地化程度不足帶來的設計問題，BIM將技術在建筑工程中的作用充分發揮出來。